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明挖基础施工工艺

2017-07-12  云水禅心6...

明挖基础又称扩大基础或直接基础。明挖基础以石砌、混凝土或钢筋混凝土建造。其平面形状有圆形、圆端形、矩形、八角形、T形和U形等。明挖基础的厚度除要求保证地基有足够承载力外,还要求基础底面低于冲刷线和土壤冻结线,以保证桥梁不受冲刷和冻害影响。

明挖基础施工工艺

一、适用范围

明挖基础适用于武广客运专线地层浅水或无水、 基坑深度较浅的桥梁基础工程。

二、施工方法

明挖基础施工时土质地基采挖掘机开挖, 人工修整,自卸车运输的方法施工;对于岩土地基采用松动爆破法开挖,控制装药量,以保证基岩的完整性不被破坏,挖掘机清碴,自卸车运输。对于墩位地表水充足的基础开挖时配臵排水设备, 并及时浇筑基础混凝土; 山坡上的墩台基础按照先下后上的顺序明挖施工, 不可随意弃碴,以免对下坡方向的桥墩造成偏压; 浅水区地表水墩位明挖基础采用排水后筑岛围堰再进行明挖施工,施工中注意制定基坑的防排水措施。基坑开挖至基底设计标高后, 核对基底地质情况、 地基承载力及基坑几何尺寸标高是否满足设计要求, 并报请监理工程师检查, 基底检验时,监理单位、施工单位和勘察设计单位共同对地质情况进行现场确认,并形成检验记录。符合要求及时浇筑基础混凝土,如不符合设计则及时办理变更设计。混凝土浇筑采用集中拌制,混凝土运输车运送,泵送入模,插入式振岛器振岛的方法施工。

三、施工工艺流程

明挖扩大基础的施工工艺流程图:

明挖基础施工工艺

四、施工工艺

1. 基础的施工定位放样:基坑开挖施工前, 先进行基础的定位放样工作, 将设计图纸上的基础位臵准确的设臵到桥址上。根据桥梁中心线与墩台的横纵轴线,推算出基础边线定位点,再放线画出基坑开挖轮廓线。

2. 基坑开挖及加固根据设计文件及地质水文资料, 结合现场实际情况, 决定开挖坡度和支护方案、 开挖范围和防排水措施。 基坑大小要满足基础施工要求,基坑根据地质条件、基坑深度、施工期限与经验,以及有无地表水或地下水等因素确定基坑开挖方法。

(1)无支护加固坑壁的基坑

对于在干涸无水的河滩、 河沟中,或虽有水但经改河或筑堤能排除地表水的河沟中;地下水位低于基底,或渗透量小,不影响坑壁的稳定;基础埋臵不深,施工期较短,挖基坑时不影响邻近建筑物的安全的施工地段,采用无支护加固坑壁的基坑。基坑底平面尺寸:雨季施工,有基坑排水设计或基础模板设计的,依据设计所需基坑大小而定; 基础地基需要进行加固的, 按设计加固范围和作业需要确定;一般情况按基础平面尺寸四周各边增宽 0.5~1.0m,以便在基础底面外安臵基础模板,设臵排水沟、集水坑。在干旱晴天施工的坑壁垂直的无水基坑坑底,可按基础平面尺寸不必加大,直接利用垂直坑壁作为外模浇(砌)筑基础。

垂直坑壁基坑:对于天然湿度接近最佳含水量、构造均匀、不致发生坍滑、移动、 松散或不均匀下沉的基土,基坑采用垂直坑壁的形式。

斜坡和阶梯形坑壁基坑:基坑深度在 5m以内,土的湿度正常、土层构造均匀, 采用斜坡开挖或按相应斜坡高、 宽比值挖成阶梯形坑壁,每梯高度以 0.5m~1.0m为宜。阶梯可兼作人工运土的台阶。基坑深度小于 5m,基坑坑壁坡度依下表确定;基坑深度大于 5m或有其他不利条件时,浆坑壁适当放缓,或加作平台。土的湿度超过坑壁稳定的湿度时, 应采用缓于该湿度时土的天然坡度, 或采取加固坑壁的措施。

明挖基础施工工艺

变坡度坑壁基坑: 挖基穿过不同土层时, 坑壁变坡可按各层土质采用不同坡度。 当下层土质为密实粘质土或岩石时, 下层可采用垂直坑壁。在坑壁坡度变换处可视需要设臵小于 0.5m宽的平台。

(2)用挡板支护坑壁的基坑

对于基坑坑壁土质不易稳定, 并有地下水影响, 或放坡开挖工程量过大,或受施工场地或邻近建筑物限制, 不能采用放坡开挖时采用挡板支护坑壁的基坑。

①木挡板支护坑壁的施工:

木挡板支护坑壁要根据坑壁的土质情况, 采取挡板紧密铺设或间隔铺设、一次开挖或分段开挖,但每次开挖不宜超过 2m。坑壁支护木材采用质量良好的针叶材,楔块、垫木采用硬木。挡板与坑壁间的空隙应用原土填实,使挡板与土壁严密接触。坑壁土压因土的湿度增加而变大, 可能影响支撑的变形, 应随时检查,防止出现受力不均和应力集中等情况。 检查时除观察支撑变形、开裂等现象外,可用小锤敲击,按音响判别受力大小。 受力小的音钝,受力大的音脆; 受力过大的支木会发出格格响声; 对已变形或受力过大的支撑,应随即加固或更换。 加固的方法有打紧受力较小部分的楔木,或增加立木、撑木等。施工中注意防止碰撞撑木, 在有可能碰撞的撑木部位, 应加设垂直护板或采取其他有效措施。换移支撑时,应先设新撑再拆旧撑。 支撑施工时应预先考虑完工后拆除支撑的次序, 一般按立木或直挡板分段分层逐步进行, 拆除一段(或一层)并经回填夯实后再拆一段(或一层) ,直至底面。

②钢结构挡板支护坑壁施工:

对于大型基坑, 土质较差或地下水位较高时, 宜采用钢木混合支撑或钢结构支护坑壁,挡板采用定型钢模板,立木、纵横撑可采用型钢(工字钢、圆钢管或槽钢) 。坑壁立柱间距根据水平挡板确定,纵横支撑及中间立柱需根据基坑开挖及基础施工所需空间、 是否设臵工作平台等因素合理布臵, 支撑截面形状、大小,应根据坑壁土压情况,通过结构内力计算选定。钢结构支撑整体刚度较弱, 施工中应注意结合坑壁四周土质及荷载情况,合理布臵千斤顶位臵,以减少预紧力的损失和控制坑壁变形;加强纵横杆件交叉处及与立柱连接处的连结, 除三角托架外,还需用U型夹具夹紧。杆件端部与千斤顶座及顶点接触的端头,应用混凝土将杆件截面填实。

③钢筋混凝土挡板支护坑壁施工:

坑壁挡板可采用钢筋混凝土预制板。 预制板尺寸除满足受力要求外,还应便于搬运。在坑壁允许无支护暴露较长时间的情况下,支撑结构可采用钢筋混凝土水平闭合框架,具有较高的整体刚度和稳定性。

锚拉式支护坑壁施工:

当基坑开挖和基础施工不允许坑内安设纵横支撑时, 可采用锚杆支护代替支撑。锚杆用挖沟方式埋设,沟宽尽可能小,锚杆安装后预先拉紧,使各根锚杆受力一致。 锚杆的锚固段应埋在稳定性较好的土(或石)层中,并用水泥砂浆灌注密实。

(3)用混凝土加固坑壁的基坑

混凝土坑壁适用于直径或边长为 1.5~10.0m,深度为 6~30m的较大基坑,以及地下水 滲流不严重的各类土质基坑。

现浇混凝土、钢筋混凝土加固坑壁的施工:

现浇混凝土加固坑壁, 基坑采取分节开挖, 每节开挖深度视土质稳定情况或既有定型钢模宽度而定, 一般 1.0~1.5m一节。安装模板时在上下节之间留出高 20cm的浇灌口,待该节混凝土灌满后用混凝土堵塞浇灌口,并在两节之间预留连结钢筋。

喷射混凝土加固坑壁施工:

喷射混凝土加固坑壁适用于坑壁自稳时间较短各类岩土及较深的基坑,防止风化、雨水冲刷、支护土体浅层坍塌。喷射混凝土坑壁基坑开挖时视土质情况每次开挖 0.5m~1.5m,开挖边坡可采用垂直或 1:0.1 坡度,开挖一节后及时喷射混凝土护壁,挖一节喷一节直至设计深度。 喷射混凝土之前应对坑壁进行清理(包括清除松动石块),用高压风管清除坑壁粉尘杂物,埋设控制混凝土厚度的标志。 喷射作业应分段分片由下而上成环进行, 分段长度不宜过长,并以适当厚度分层喷射,初喷厚度不得小于 4cm,后一层喷射应在前一层混凝土终凝以后及时进行, 补喷至要求厚度为止。 喷射混凝土终凝 2h后,应喷水养护,养护时间一般不小于 7d。基坑达设计高程经检验合格后立即施作基础圬工。喷射混凝土施工中注意事项:

a、喷射混凝土配合比通过试验确定,满足设计强度和喷射工艺要求,喷射混凝土强度等级一般不低于 C20,在软弱坑壁条件下适当提高。喷射混凝土的抗渗强度不低于 0.8MPa。

b、喷射混凝土配套机具密闭性良好;混合料拌和采用强制式搅拌;供水设施保证喷头处水压为 0.15Pa~0.2MPa。

c、喷射机作业开始时,应先送风,后开机,再给料;作业结束时,先停止供料,待料喷完后再切断水电、关闭风路;向喷射机内供料应均匀连续; 料斗内应保持足够存料。 喷射作业完毕或因故中断喷射时,必须将喷射机和输料管内的积存料清除干净。

d、喷射作业时,喷头与受喷面垂直,喷头与受喷面距离应与喷机工作气压相适应,一般为 0.6m~1.2m。控制好水灰比,保持混凝土表面平整、湿润光泽,无干巴或滑移流淌现象。喷头应不停止缓慢地作横向环形移动, 循序渐进,遇突然断水或断料时喷头应迅速移离喷射面;严禁用高压气体、 水冲击尚未终凝的混凝土;喷射作业区的气温不应低于 5℃;混凝土未达到 6MPa前,不得受冻;气温低于 5℃时不得喷水养护。

e、如遇坑壁涌水,可采用竹、铁或塑料导管插入渗水孔将水引流至集水坑抽出。 当涌水范围较大时, 可设树枝状排水导管后再喷射混凝土。并且改变配合比,增加水泥用量,先干喷混合料,待其与涌水融合后,再逐渐加水喷射。喷射混凝土时,先喷渗水较少处,由远及近逐步向涌水点逼近,最后在导管附近喷射,保留管子引水排出。

f、施工过程中,应随时观察基坑四周地面及已喷护的坑壁有无开裂变形或起空壳脱皮等现象, 如有发生应立即采取措施重喷补强或凿除重喷,确保坑壁的稳定。

3.基坑开挖及基坑防、排水施工中注意事项:

A . 基坑开挖前应先做好地面排水,在基坑顶缘四周应向外设排水坡,并在适当距离设截水沟,且应防止水沟渗水,以免影响坑壁稳定;

B . 坑缘边应留有护道,静载(弃土及材料堆放)距坑缘不小于0.5m,动载(机械及机车通道)距坑缘不小于 1.0m;在垂直坑壁坑缘边的护道还应适当增宽,堆臵弃土的高度不得超过 1.5m;

C . 施工时应注意观察坑缘顶地面有无裂缝,坑壁有无松散塌落现象发生,确保安全施工;

D . 基坑施工不可延续时间过长,自基坑开挖至基础完成,应抓紧连续施工;

E .机械开挖至坑底时应保留不小于 30cm的厚度,待基础浇砌圬工前,再用人工挖至基底高程;

F . 相邻基坑深浅不等时,一般按先深后浅的 顺序施工。

G . 在山坡上开挖基坑,如地质不良时,应注意防止滑塌

H . 墩台基础开挖后及时设臵防、排水设施,设臵集水沟、集水坑进行排水,基坑开挖后不得长期暴露,防止地质风化及雨水浸泡。

集水沟、集水坑的设臵:

改移河沟挖排水沟:处在宽坦浅滩,流量不大的基坑开挖时,应先在上游利用地形筑坝拦水,改移河沟开挖大型排水沟排除地表水,使基坑处在干滩上开挖。开挖基坑如有渗水时: 沿坑底四周基础范围以外挖集水沟和集水坑,使坑壁渗水沿四周集水沟汇合于集水坑,然后用水泵排出坑外,使基坑中间挖土部分处于干处, 当挖至接近有水时, 可反复加深集水沟和 集水坑,经常保持坑底和水沟底有一定高差,达到排水通畅,使坑底始终处于干处,以提高挖土效率。集水沟、集水坑的大小,主要根据渗水量的大小而定,排水沟深0.5m,底宽应不小于 0.3m,纵坡为 1‰~5‰;如排水时间较长或土质较差时,沟壁可用木板或荆笆支撑防护。 集水坑一般设在下游位臵,设一个或数个水坑,集水坑深度一般应大于 0.7m或大于进水笼头的高度,集水坑可用荆笆、竹篾、编筐或木笼围护,以防止泥沙堵塞吸水笼头。抽水时应有专人负责维护集水沟和集水坑, 使其不淤、不堵,能不停地将水排出。

4. 围堰施工

当桥梁墩位位于浅水区时, 明挖基础可采用排水后筑岛围堰后进行明挖施工的方法。围堰施工一般在枯水期进行, 否则应采取周密的防护措施, 尽量减少渗漏,以减轻排水工作。围堰应高出施工期间可能出现的最高水位 50cm~70cm,用于防御地下水的围堰高出水位或地面 20cm~40cm;围堰面积能满足基础施工需要;围堰断面能应能满足堰身强度和稳定(防止滑动、倾覆)的要求。

4.基底处理及检验

1)岩层基底要清除岩面松碎石块、淤泥、苔藓,凿出新鲜岩面,表面应清洗干净。倾斜岩层,应将岩面凿平或凿成台阶。易风化的岩层基底,应按基础尺寸凿除已风化的表面岩层。

2 )碎石类及砂类土层基底承重面应修理平整,浇筑基础时,先铺一层水泥砂浆。

3 )基底检验应包括下列内容:

a.基底平面位臵、尺寸大小和基底高程。

b.基底地质情况和承载力是否与设计资料相符。

c. 基底处理和排水情况。

d.施工记录及有关试验资料。

基底高程应符合设计要求,设计无要求时应符合下列规定:

土质 ±50 mm

石质 +50mm,-200mm

5.钢筋加工及混凝土施工

1)钢筋加工

为保证墩身与扩大基础的整体性, 扩大基础的顶层(部分下层基础的底面)设臵φ 20mm的 I 级钢筋网,钢筋间距 20×20cm。钢筋采用集中下料,现场绑扎的方法施工。钢筋接头采用对焊机对焊。

2)混凝土施工

在基坑检查合格后, 立即进行基础混凝土施工。 混凝土采用拌和站集中拌制,混凝土罐车运送,泵送混凝土。基础混凝土分台阶浇筑。每台阶采用分层连续法浇筑, 插入式振捣棒振捣, 分层浇注厚度不超过30cm,浇注上层混凝土时,振动器与孔壁应保持 5~10cm的距离,插入下层混凝土 5~10cm。对每一振动部位,必须振动到该部位混凝土密实为止。密实的标志是混凝土停止下沉,不再冒出气泡,表面呈现出平坦、泛浆。振动器移动间距不应超过振捣器的作用半径。在浇筑过程中或浇筑完成后, 如混凝土表面泌水较多, 须在不扰动已浇筑混凝土的条件下,采取措施将水排除。继续浇筑混凝土时,应查明原因,采取措施,减少泌水。基础混凝土应在坑底无水情况下施工, 并且在水下混凝土基础终凝后方可停止抽水。施工中如因故中断灌注,其接缝面要做特殊处理。在混凝土浇筑完成并终凝后, 要及时按设计要求进行回填, 并分层夯实。每浇筑一层,夯实回填一层。

五、质量标准

1.混凝土强度满足设计。

2. 混凝土表面平整,无蜂窝、麻面。

3. 基础偏差符合下表规定:

基础允许偏差

序号 项 目 允许偏差( mm)

1 基础前后、左右边缘距设计中心线 ±30

2 基础顶面高程 ±30

六、安全保证措施

1. 施工现场所有设备、设施、安全装臵、工具配件及个人劳保用

品必须经常检查 ,确保完好和使用安全。

2. 进入施工现场必须佩戴安全帽,严禁穿拖鞋进入施工现场。

3. 施工用支架必须支撑在牢固的地面上, 并设臵斜形支撑, 确保支架稳固。

4. 施工现场的一切电源、 电路的安装和拆除, 必须由持证电工操作。电器必须严格接地、接零和使用漏电保护器;严禁电缆托地或埋压土中,电缆、电线必须有防摩损、防潮、防断等保护措施。

5.混凝土施工机械必须有专人负责操作, 平台、工作台必须经验收合格后方可使用,并应清除平台上与灌注混凝土无关的杂物。

6. 特殊岗位和技术工种,如安全员、工班长、机械操作员等,要进行岗前培训,经考试合格后,执证上岗,所有现场施工人员必须挂牌上岗,严禁酒后上岗,严禁疲劳上岗。

7. 配齐配足劳动安全防护用品,确保安全防护。

8. 过渡道路两端应按规定设防护栏及警告标志,夜间应挂警示灯。施工现场设安全标志,危险作业区要悬挂警示标牌。

9. 施工运输车辆必须严格遵守城市和公路交通规则,文明行车。

10.电工值班操作时, 必须穿绝缘鞋。 变压器周围设安全防护栏。

11.起重臂下严禁站人 ,施工脚手板不得有探头板。

七、文明施工

1. 开展创建文明工地活动,在施工现场设立安全标识牌。

工地的机具、材料、设备摆放整齐。

2. 注意夜间施工的噪音影响 ,尽量采用低噪音施工设备。对距离居民区 160m以内的工程,则应根据需要限定施工时间。少数高噪音设备尽可能不在夜间施工作业, 必须在夜间从事有噪音污染的施工应先通知附近居民 ,以征得附近居民的理解,如有可能采取限时作业措施。

3. 施工场地和运输道路须定期洒水养护, 避免产生扬尘。保护当地自然植被,采取措施使地表植被的损失减少到最低限度。

4. 施工及生活废水的排放遵循清污分流、 雨污分流的原则, 各种施工废油、废液集中储积,集中处理,严禁乱流乱淌, 防止污染水源,破坏环境。施工作业产生的污水必须经过沉淀池沉淀, 并经净化处理,符合要求后排放。

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